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2014 年度 実績報告書

遷移金属化合物の電荷・スピン励起と共鳴非弾性X線散乱の理論

研究課題

研究課題/領域番号 24540335
研究機関独立行政法人日本原子力研究開発機構

研究代表者

筒井 健二  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 量子ビーム応用研究センター, 研究主幹 (80291011)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード共鳴非弾性X線散乱 / 強相関電子系
研究実績の概要

銅酸化物高温超伝導物質やその関連物質,そして鉄系超伝導物質等の遷移金属化合物に対する共鳴非弾性X線散乱の実験が精力的に行われてきている.本研究ではこれらの系に対する散乱理論の構築を行ってきた.まず,鉄系超伝導体親物質および反強磁性クロム金属に対するL吸収端共鳴非弾性X線散乱スペクトルの予見を行った.すなわちこれらの電子状態を記述する模型として多軌道ハバード模型を採用し,その動的相関関数に対しては乱雑位相近似を行い,また,X線散乱プロセスに対しては高速衝突近似に基づいて散乱スペクトルを求め,マグノン励起や軌道励起そしてそれらの複合励起の観測可能性を示した.
銅酸化物高温超伝導物質におけるニッケル不純物の置換効果に対し,その電子状態及び散乱スペクトルの理論を発展させた.すなわち,ニッケル置換された系に注入されたホールはニッケルサイトに局在するが,さらに注入した場合そのニッケルサイトとホールとの相互作用は引力的であることを理論的に示し,そしてこれら電子状態に関係した特徴的なホール濃度依存性が散乱スペクトルに表れることを予見した.
銅L吸収端共鳴非弾性X線散乱において,内殻2pホールによるクーロンポテンシャルを取り入れた中間状態を数値的に取り扱う計算手法を構築し,その手法を用いて散乱スペクトルを求めた.その結果,電荷励起成分のスペクトル強度が電子ドープの場合の方がホールドープの場合に比べて大きくなることを理論的に明らかにし,今後の実験に対する指針を提示した.

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Theoretical Study of Electronic States and Excitation Spectra in Ni-Substituted Cuprates2014

    • 著者名/発表者名
      Kenji Tsutsui, Takami Tohyama, and Sadamichi Maekawa
    • 雑誌名

      JPS Conference Proceedings

      巻: 3 ページ: 1-6

    • DOI

      10.7566/JPSCP.3.017008

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Theoretical Study of L-edge Resonant Inelastic X-ray Scattering on High-Tc Cuprate Superconductors2015

    • 著者名/発表者名
      筒井健二
    • 学会等名
      JAEA放射光科学シンポジウム
    • 発表場所
      大型放射光施設SPring-8(兵庫県)
    • 年月日
      2015-03-16 – 2015-03-17
  • [学会発表] 銅酸化物高温超伝導体におけるL吸収端共鳴非弾性X線散乱の理論的研究2014

    • 著者名/発表者名
      筒井健二
    • 学会等名
      第一回「3D活性サイト科学」公開ワークショップ
    • 発表場所
      CIVI研究センター(大阪市)
    • 年月日
      2014-11-21 – 2014-11-22
  • [学会発表] 銅酸化物高温超伝導物質に対する L端共鳴非弾性X線散乱のク ラスター計算2014

    • 著者名/発表者名
      筒井健二
    • 学会等名
      SPring-8理論研究会
    • 発表場所
      東京大学(東京都目黒区)
    • 年月日
      2014-09-12
    • 招待講演
  • [学会発表] 銅酸化物高温超伝導体の L端共鳴非弾性X線 散乱に対する理論的研究2014

    • 著者名/発表者名
      筒井健二,森道康,遠山貴己
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学(愛知県春日井市)
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10

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公開日: 2016-06-01  

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